申请日2017.08.02
公开(公告)日2017.11.10
IPC分类号C02F11/12; C02F11/14; C10B53/00; C10B57/10
摘要
本发明公开了一种污泥 干化和炭化的设备及工艺，包括污泥浓缩脱水装置、低温干化装置、污泥干馏炭化装置、供热系统和尾气处理系统，按照湿污泥物料进料方向依次布置有脱水本体、低温除湿干化机、污泥炭化主炉，针对污泥含水率95%‑99.2%的配置工艺，其处理工艺和现有炭化工艺相比：湿污泥经过低温干化装置处理后的物料直接可以进入污泥干馏炭化装置处理，而不需加装炭化副炉系统，对污泥进行干化炭化，不仅占地面积小、综合投资成本低、对环境不易产生二次危害，而且低温干化装置能源利用率更高，能避免炭化副炉产生的污泥粘结问题，具有更高的市场价值和更广阔的应用领域。
权利要求书
1.一种污泥干化和炭化的设备，其特征在于，包括污泥浓缩脱水装置(A)、低温干化装置(B)、污泥干馏炭化装置(C)、供热系统(D)和尾气处理系统(E);所述污泥浓缩脱水装置(A)包括絮凝反应槽(1)和脱水本体(2);所述絮凝反应槽(1)的一侧设置有进料口(1a)，絮凝反应槽(1)的另一侧通过软性管道与脱水本体(2)连接，污泥通过软性管道由絮凝反应槽(1)流进脱水本体(2)内;所述脱水本体(2)的一侧设置有出料口(2a)，出料口(2a)正对螺旋输送机(17)，污泥经出料口(2a)排出由螺旋输送机(17)提升至低温干化装置(B)内;
所述低温干化装置(B)包括进料破碎装置(3)、布料装置(4)、低温除湿干化机(5);所述进料破碎装置(3)的端口处正对螺旋输送机(17)的湿污泥出口，湿污泥依次经过进料破碎装置(3)、布料装置(4)后均布在低温除湿干化机(5)的干化履带上，并由驱动马达带动履带缓慢行走，同时热干空气由履带下方进入进风口(5b)，从下向上对污泥进行蒸发烘干，干化的污泥由上层履带跌落至下层履带直至到排出口(5a);所述排出口(5a)的下方正对螺旋输送机(17)，并通过正对螺旋输送机(17)将干污泥提升至污泥干馏炭化装置(C)内;
所述污泥干馏炭化装置(C)由污泥接收系统(6)、污泥炭化主炉(7)和碳化产品冷却包装系统(8)组成;所述污泥接收系统(6)的一侧设置有用于接收螺旋输送机(17)传送的干污泥进泥口(6b)，进泥口(6b)的下方设置有布泥装置(6a)，并通过布泥装置(6a)将干污泥均匀进料至污泥炭化主炉(7)内，干污泥在污泥炭化主炉(7)内经偏心螺旋输送轴(7a)的旋转输送缓慢前进，形成颗粒状污泥，并传送至碳化产品冷却包装系统(8)内包装成品;
所述供热系统(D)由燃烧室(9)、热量交换装置(10)、引风机(11)、炭化气处理塔(12)及烟气收集管路(M)、回热管路(N)、供热管路(Q)构成;所述污泥干馏炭化装置(C)产生大量由碳氢化合物组成的不凝干馏气体，经高温烟气回收口(6c)收集;所述高温烟气回收口(6c)通过回热管路(N)连接有炭化气处理塔(12)，并通过炭化气处理塔(12)进行喷淋冷凝;所述炭化气处理塔(12)上连接有引风机(11)，不凝气体经引风机(11)收集至燃烧室(9)内，进行二次燃烧供热;所述低温干化装置(B)上的热量回收口(5c)通过烟气收集管路(M)与引风机(11)连接，并由引风机(11)输送至热量交换装置(10)实现热量的循环利用;所述热量交换装置(10)安装在燃烧室(9)的一侧，为低温干化装置(B)提供干热空气;
所述尾气处理系统(E)包括脱酸装置(16)、引风机(11)、旋风除尘装置(13)、布袋除尘装置(14)、高空烟囱(15)、风量调节装置(18)和配套的尾气管道(P);所述脱酸装置(16)通过尾气管道(P)连接燃烧室(9)的尾气收集口(9c)上，在收集口(9c)和脱酸装置(16)之间设置有风量调节装置(18);所述脱酸装置(16)的另一侧通过管道依次连接引风机(11)、旋风除尘装置(13)、布袋除尘装置(14)和高空烟囱(15)，处理后的尾气通过引风机(11)和高空烟囱(15)排出。
2.根据权利要求1所述的一种污泥干化和炭化的设备，其特征在于，所述絮凝反应槽(1)内设置有污泥药剂混合器区和絮凝搅拌区，污泥药剂混合器区和絮凝搅拌区通过底部连通连接，且污泥药剂混合器区通过进料口(1a)将絮凝药剂投加进污泥浓缩脱水装置(A)内。
3.根据权利要求1所述的一种污泥干化和炭化的设备，其特征在于，所述脱水本体(2)设置有多个部件，包括螺旋轴、叠片、本体支架、滤液收集箱、清洗系统、电机及减速机，螺旋轴、叠片、本体支架构成螺旋本体，螺旋本体安装于所述的脱水本体(2)内部，电机减速机和螺旋轴相连，带动螺旋轴的低速旋转，转速2-4rpm。
4.根据权利要求1所述的一种污泥干化和炭化的设备，其特征在于，所述污泥浓缩脱水装置(A)选型为叠螺式浓缩脱水机，其可根据实际工艺需求选用带式浓缩脱水机、离心脱水机、板框脱水机。
5.根据权利要求1所述的一种污泥干化和炭化的设备，其特征在于，所述低温除湿干化机(5)装置有循环转动的履带模块，可以为双层、三层或多层叠加布置，每层均可独立转动。
6.根据权利要求1所述的一种污泥干化和炭化的设备，其特征在于，所述热量交换装置(10)上设置有第二温度压力传感装置(10a)，第二温度压力传感装置(10a)通过供热管路(Q)连接至低温除湿干化机(5)，且在供热管路(Q)上安装有风量调节装置(18)。
7.根据权利要求1所述的一种污泥干化和炭化的设备，其特征在于，所述燃烧室(9)的高温烟气口设置有第一温度压力传感装置(9b)，第一温度压力传感装置(9b)通过供热管路(Q)连接至污泥炭化主炉(7)，且在供热管路(Q)上安装有风量调节装置(18)。
8.根据权利要求1所述的一种污泥干化和炭化的设备，其特征在于，所述燃烧室(9)直接采用标准煤、生物质、天然气或可燃物并结合污泥干馏炭化装置(C)产生的不凝干馏气体进行燃烧，燃烧温度控制在450-550摄氏度左右，提供给污泥炭化主炉(7)的高温烟气温度控制在300-350摄氏度，提供给低温干化装置(B)的热干空气温度控制在75-85摄氏度，污泥炭化主炉(7)内为厌氧高温状态。
9.一种根据权利要求1所述的污泥干化和炭化的工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将原污泥经污泥泵提升进入污泥浓缩脱水装置(A)，经污泥浓缩脱水装置(A)的机械絮凝脱水，使污泥含水率95%～99.2%降至含水率约80%，去除污泥水分的同时，污泥具备一定的塑性;
S2：将S1中含水率约80%的污泥经螺旋输送机(17)提升进入低温干化装置(B)内，在此污泥依次经过破碎装置(3)和布料装置(4)后，湿污泥均布在低温干化装置(B)的履带上，履带缓慢行走的同时由热风对污泥进行蒸发干燥，将湿污泥的水分烘干至含水率20%～50%;
S3：将S2中的干化污泥提升进入到污泥干馏炭化装置(C)，经过炭化主炉的固结干馏，再经碳化产品冷却包装系统(8)冷却包装后最终得到炭化颗粒产品。
10.根据权利要求9所述的一种污泥干化和炭化的工艺，其特征在于，所述步骤S2-S3中均设置有供热系统(D)为污泥的干化和炭化提供热量。
11.根据权利要求9所述的一种污泥干化和炭化的工艺，其特征在于，所述供热系统(D)上连接有尾气处理系统(E)，尾气处理系统(E)将燃烧尾气经尾气收集口(9c)排出，经风量调节后进入脱酸装置(16)脱除烟气中的酸性气体，后经引风机(11)送入旋风除尘装置(13)和布袋除尘装置(14)，用于去除气体中悬浮物颗粒，净化的尾气经过引风机(11)和高空烟囱(15)排出至大气。
说明书
一种污泥干化和炭化的设备及工艺
技术领域
本发明涉及污泥处理技术领域，具体为一种污泥干化和炭化的设备及工艺。
背景技术
污泥是污水处理厂和污水处理的必然产物。随着我国工业化进程的持续推进，城镇污水厂和工业企业产生大量污泥。统计数据显示，2016年我国污泥产量达到4000～5000万吨/年。污泥需经恰当的处理处置才能进入环境，未经恰当处置的污泥会直接给水体和大气带来二次污染，不但降低了污水处理的有效处理能力，而且对生态环境和人类活动构成严重威胁。目前，我国对污泥的处理方式主要有填埋、发酵堆肥、干化和焚烧。
现有这些处置技术的缺点如下：污泥填埋和发酵堆肥占地大、处置周期长、破坏生态且后续处置困难;干化和焚烧直接处置成本较高、处置不当易对空气造成二次污染，污泥后续资源化利用低。同时上述处置过程会添加大量的无机类药剂(如三氯化铁和石灰)，相对的降低了污泥处理能力。添加的无机类药剂如石灰由于热值极低，不利于后续资源化利用，添加的药剂如三氯化铁会对设备造成比较大的腐蚀，影响设备使用寿命。
发明内容
本发明的目的在于提供一种综合成本低、环境污染小且能实现污泥资源化回收利用的污泥干化和炭化的设备及工艺，以解决上述背景技术中提出的传统污泥处置工艺缺陷问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种污泥干化和炭化的设备，包括污泥浓缩脱水装置、低温干化装置、污泥干馏炭化装置、供热系统和尾气处理系统;所述污泥浓缩脱水装置包括絮凝反应槽和脱水本体;所述絮凝反应槽的一侧设置有进料口，絮凝反应槽的另一侧通过软性管道与脱水本体连接，污泥通过软性管道由絮凝反应槽流进脱水本体内;所述脱水本体的一侧设置有出料口，出料口正对螺旋输送机，污泥经出料口排出由螺旋输送机提升至低温干化装置内;
所述低温干化装置包括进料破碎装置、布料装置、低温除湿干化机;所述进料破碎装置的端口处正对螺旋输送机的湿污泥出口，湿污泥依次经过进料破碎装置、布料装置后均布在低温除湿干化机的干化履带上，并由驱动马达带动履带缓慢行走，同时热干空气由履带下方进入进风口，从下向上对污泥进行蒸发烘干，干化的污泥由上层履带跌落至下层履带直至到排出口;所述排出口的下方正对螺旋输送机，并通过正对螺旋输送机将干污泥提升至污泥干馏炭化装置内;
所述污泥干馏炭化装置由污泥接收系统、污泥炭化主炉和碳化产品冷却包装系统组成;所述污泥接收系统的一侧设置有用于接收螺旋输送机传送的干污泥进泥口，进泥口的下方设置有布泥装置，并通过布泥装置将干污泥均匀进料至污泥炭化主炉内，干污泥在污泥炭化主炉内经偏心螺旋输送轴的旋转输送缓慢前进，形成颗粒状污泥，并传送至碳化产品冷却包装系统内包装成品;
所述供热系统由燃烧室、热量交换装置、引风机、炭化气处理塔及烟气收集管路、回热管路、供热管路构成;所述污泥干馏炭化装置产生大量由碳氢化合物组成的不凝干馏气体，经高温烟气回收口收集;所述高温烟气回收口通过回热管路连接有炭化气处理塔，并通过炭化气处理塔进行喷淋冷凝;所述炭化气处理塔上连接有引风机，不凝气体经引风机收集至燃烧室内，进行二次燃烧供热;所述低温干化装置上的热量回收口通过烟气收集管路与引风机连接，并由引风机输送至热量交换装置实现热量的循环利用;所述热量交换装置安装在燃烧室的一侧，为低温干化装置提供干热空气;
所述尾气处理系统包括脱酸装置、引风机、旋风除尘装置、布袋除尘装置、高空烟囱、风量调节装置和配套的尾气管道;所述脱酸装置通过尾气管道连接燃烧室的尾气收集口上，在收集口和脱酸装置之间设置有风量调节装置;所述脱酸装置的另一侧通过管道依次连接引风机、旋风除尘装置、布袋除尘装置和高空烟囱，处理后的尾气通过引风机和高空烟囱排出。
优选的，所述絮凝反应槽内设置有污泥药剂混合器区和絮凝搅拌区，污泥药剂混合器区和絮凝搅拌区通过底部连通连接，且污泥药剂混合器区通过进料口将絮凝药剂投加进污泥浓缩脱水装置内。
优选的，所述脱水本体设置有多个部件，包括螺旋轴、叠片、本体支架、滤液收集箱、清洗系统、电机及减速机，螺旋轴、叠片、本体支架构成螺旋本体，螺旋本体安装于所述的脱水本体内部，电机减速机和螺旋轴相连，带动螺旋轴的低速旋转，转速2-4rpm。
优选的，所述污泥浓缩脱水装置选型为叠螺式浓缩脱水机，其可根据实际工艺需求选用带式浓缩脱水机、离心脱水机、板框脱水机。
优选的，所述低温除湿干化机装置有循环转动的履带模块，可以为双层、三层或多层叠加布置，每层均可独立转动。
优选的，所述热量交换装置上设置有第二温度压力传感装置，第二温度压力传感装置通过供热管路连接至低温除湿干化机，且在供热管路上安装有风量调节装置。
优选的，所述燃烧室的高温烟气口设置有第一温度压力传感装置，第一温度压力传感装置通过供热管路连接至污泥炭化主炉，且在供热管路上安装有风量调节装置。
优选的，所述燃烧室直接采用标准煤、生物质、天然气或可燃物并结合污泥干馏炭化装置产生的不凝干馏气体进行燃烧，燃烧温度控制在450-550摄氏度左右，提供给污泥炭化主炉的高温烟气温度控制在300-350摄氏度，提供给低温干化装置的热干空气温度控制在75-85摄氏度，污泥炭化主炉内为厌氧高温状态。
本发明提供另一种技术方案：一种污泥干化和炭化的工艺，包括以下步骤：
S1：将原污泥经污泥泵提升进入污泥浓缩脱水装置，经污泥浓缩脱水装置的机械絮凝脱水，使污泥含水率95%～99.2%降至含水率约80%，去除污泥水分的同时，污泥具备一定的塑性;
S2：将S1中含水率约80%的污泥经螺旋输送机提升进入低温干化装置内，在此污泥依次经过破碎装置和布料装置后，湿污泥均布在低温干化装置的履带上，履带缓慢行走的同时由热风对污泥进行蒸发干燥，将湿污泥的水分烘干至含水率20%～50%;
S3：将S2中的干化污泥提升进入到污泥干馏炭化装置，经过炭化主炉的固结干馏，再经碳化产品冷却包装系统冷却包装后最终得到炭化颗粒产品。
优选的，所述步骤S2-S3中均设置有供热系统为污泥的干化和炭化提供热量。
优选的，所述供热系统上连接有尾气处理系统，尾气处理系统将燃烧尾气经尾气收集口排出，经风量调节后进入脱酸装置脱除烟气中的酸性气体，后经引风机送入旋风除尘装置和布袋除尘装置，用于去除气体中悬浮物颗粒，净化的尾气经过引风机和高空烟囱排出至大气。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本污泥干化和炭化的设备及工艺，包括污泥浓缩脱水装置、低温干化装置、污泥干馏炭化装置、供热系统和尾气处理系统，按照湿污泥物料进料方向依次布置有脱水本体、低温除湿干化机、污泥炭化主炉，针对污泥含水率95%-99.2%的配置工艺，其处理工艺和现有炭化工艺相比：湿污泥经过低温干化装置处理后的物料直接可以进入污泥干馏炭化装置处理，而不需加装炭化副炉系统，对污泥进行干化炭化，不仅占地面积小、综合投资成本低、对环境不易产生二次危害，而且低温干化装置能源利用率更高，能避免炭化副炉产生的污泥粘结问题，具有更高的市场价值和更广阔的应用领域。
